某大型原水取水泵房设计总结

■田伟峰 ■中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川 成都 610081

泵房是给水处理系统中的重要组成部分，按泵房在给水系统中的作用可分为水源井泵房、取水泵房、送水泵房、中途加压泵房等。其中取水泵房又叫一级泵房，一般紧邻水源设置，有地面式和地下式等多种形式。取水泵房的布置方案要从取水的安全可靠性、水泵运行的经济性、以及日常运行管理便利性等方面综合考虑，通过技术经济比较确定。

成都地区某原水取水泵房总设计规模70 万m3/d，分两期实施，一期工程规模30 万m3/d，设4 台单级双吸卧式中开离心泵，3 用1 备;二期再增加4 台水泵，总规模达到70 万m3/d。目前一期工程已建成，运行良好。下面就设计过程中的体会作几点总结。

1.水泵的选型

水泵选型的主要原则:一、应满足泵站运行的各种工况下设计流量和扬程的要求，二、正常工况下水泵应在高效区间内运行。三、尽可能选用同型号水泵，或扬程相近流量大小搭配的泵。本次取水泵房近期供水规模30 万m3/d，设计选用4 台离心泵(3 用1 备)，单台水泵流量10 万m3/d;水泵有两种运行工况:正常工况下原水来自切换井时，水泵扬程H=18m;事故工况下原水来自调节水池时，水泵扬程H≤29m，即水泵扬程为H=18～29m。由于本工程水泵扬程变化较大，无法满足各种工况都完全运行在高效区间。考虑水泵采用变频供水方式，最不利工况下Q=4583m3/d，H=29m，效率=91.1%。，正常工况下(Q=4583m3/d，H=18m)变频运行，水泵效率89%。

图1 水泵选型曲线图

2 泵房布置

2.1 平面布置

一般来说对于水位变化幅度较大的取水泵房，土建造价很大，采用圆形泵房比较经济，布置紧凑，因此本次采用圆形取水泵房。单级双吸中开式离心泵通常有卧式安装和立式安装两种方式。具体详下图2。

本次工程对水泵卧式安装和立式安装两种布置方式进行了比较，详下面表1。

表1 水泵两种布置方式比较

图2 单级双吸中开式离心泵的两种安装方式

泵房布置方案的选择应从技术经济及运行管理方面综合考虑。本工程最后征求业主运行管理方的意见，最终泵房选择卧式安装布置方式。

2.2 水泵安装高度

离心水泵启动前的充水方式有自灌式和非自灌式两种。大型水泵、启动要求迅速的水泵和供水安全要求高的泵房，推荐使用自灌式充水。因此本工程水泵采用自灌式启动方式。

其中Zs—泵轴中心与吸水处水面高差;Hs，—根据实际工况修正后的允许吸上真空高度;

v1—水泵入口处流速;hs—吸水管路沿程和局部损失之和。

本次工程海拔高度490m，地面水最高温度按20℃计算，得修正后的允许吸上真空高度=0.56m，经整理计算hs=4.52m，代入计算得水泵安装高度Zs≤0.99m，则泵轴中心安装高度应小于等于490.99m。

3 水泵出水管路止回阀的选择

为防止停泵后管道系统中水的倒流引起水泵高速倒转，在水泵出口处必须安装止回阀;在管道系统中，由于流速的剧烈变化而引起的一系列剧烈的压力交替升降的水力冲击现象，成为水锤(又叫水击)，若止回阀瞬时关闭会产生危及及出水管路的水锤事故，因此需要另设置水锤消除装置，消除破坏性水锤，保障管道安全运行。因此水泵出水管路止回阀的选择至关重要，否则会带来巨大危害。

目前常用的止回阀主要有静音式止回阀、多功能水泵控制阀、蝶式微阻缓闭止回阀等几种类型。

静音止回阀该阀由阀体、阀座、导流体、阀瓣、轴瓦及弹簧等零件组成。内部流道采用流线型设计，压力损失小阀瓣启闭行程很短，停泵时可快速关闭，防止巨大的水击声，形成静音效果。但根据大量工程实例，出水管路止回阀关闭过快容易引起停泵水锤，可能对出水管路及设备造成巨大破坏。另外静音式止回阀在水中泥沙含量大容易堵塞，因此静音式止回阀不适用于本次原水取水工程。

多功能水泵控制阀融闸阀、止回阀、水锤消除器三种功能于一体。水泵启动和停泵时，利用阀门两端的水及压力差进行驱动控制主阀，自动实现开泵时缓开、停泵时缓闭。与其他止回阀相比，多功能水泵控制阀水头损失较大，且运行中有反映其在停泵时快关速度过于缓慢，快关时出水管道大量水倒流，引起水泵倒转，造成叶轮松动乃至损坏水泵。另外根据以往工程经验，由于多功能水泵控制阀旁通控制管路管径较小，输送原水时水中泥沙含量大容易形成堵塞，影响阀门正常启闭。因此本次工程不推荐使用多功能水泵控制阀。

蝶式微阻缓闭止回阀采用斜盘式大偏心设计，双偏心结构，启动动态性好，开启压力低(《=0.08Mpa)，流阻小，振动小，无需重锤，节能效果明显。同时设有分级式缓冲油缸，可实现两段式关闭。即在关闭时先快关80%～90%，再缓管10%～15%，缓关时间可调，可更好达到消除水锤的效果，保证管道安全运行。与升降式、旋启式止回阀相比，流阻小，节能效果较好。且适应原水泥沙含量大的工况，本次工程推荐使用蝶式微阻缓闭止回阀。

4 原水泵房通风设计

泵房设计必须考虑良好的通风措施。常见的通风方式有自然通风和机械通风两种，大型及埋设较深地下式泵房考虑采用机械方式通风。目前工程设计中普遍采用换气次数方法计算通风量;根据查阅的资料，泵房通风换气次数一般取8～12 次/h。本工程采用轴流风机，通风次数取8 次，选用2 台轴流风机，单台Q=44000m3/h，N=7.5Kw，通风管道采用玻璃钢风管，直径1000mm，风管下端设百叶出风口。

5 吊车的选择

圆形泵房布置紧凑，普通的单梁悬挂和桥式吊车无法满足检修要求，本次设计采用电动环形轨道起重机。环形轨道起重机驱动采用对角布置，工作时端梁装置沿环形轨道运行，使主梁以其跨度中心为圆心做旋转动作，作业面积为圆形覆盖面积，工作盲区最小。相关工程实例证明，环形轨道起重机设置在大型圆形泵房中进行水泵设备起吊检修是合适的。

6 结论

根据泵房的实际运行情况，得知本次水泵选型、泵房布置及通风设计等都是合适的，可以作为其他工程设计的参考。

［1］给水排水设计手册，第3 册.城市给水(第二版).

［2］王胜平，等.水泵房通风设计.产业经济.

［3］张捷，等.送水泵房出水阀门选用的探讨.城镇供水，No.6 2006.